專利名稱：臭氧發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及臭氧發(fā)生器，具體地說，是涉及使用通過高頻高電壓無聲放電，對引入氧氣空間中的氧氣進(jìn)行臭氧化的一種臭氧發(fā)生器。
背景技術(shù)：
臭氧的效果(如殺菌、漂白和防臭效果)通常已經(jīng)應(yīng)用于廢水處理、水純化和消毒洗滌領(lǐng)域中。
在使氧氣臭氧化的臭氧發(fā)生器中，將相對的放電電極放置，其間為通入氧氣的空間和絕緣材料，當(dāng)在放電電極之間施加高頻高電壓后，即產(chǎn)生無聲放電，因而使通入到放電電極之間的空間中的氧氣臭氧化。
常規(guī)的臭氧發(fā)生器如圖5所示，它包括包含絕緣材料(如玻璃和陶瓷)的圓筒43；高壓電極42，它包含涂覆在圓筒43內(nèi)表面上的導(dǎo)電涂層，在其上面施加高頻高電壓；位于圓筒43之外，包含金屬材料且通常是接地的外電極46；位于在外電極46和圓筒43之間的空間45，氧氣通過其中；支承件60，它用于保持外電極46和圓筒43之間的空間45；氧氣入口52，用于將原料氣體氧氣從外面引入；臭氧化的氧氣出口53，用于將臭氧化的氧氣排出到外面。
高頻高電壓由臭氧發(fā)生器外面的高頻高壓電源49通過導(dǎo)線48和一高壓供電裝置61(如饋電刷)向高壓電極42提供，外電極46則通過導(dǎo)線47接地。在外電極46的周邊安裝了散熱片用于冷卻。
無聲放電在施加高頻高電壓的高壓電極42和接地的外電極46之間產(chǎn)生。氧氣通過氧氣入口52從臭氧發(fā)生器外面引入，通過發(fā)生無聲放電的空間45而被臭氧化，再從臭氧化的氧氣出口53排出到臭氧發(fā)生器的外面。
通常為了減小臭氧發(fā)生器的尺寸，需要開發(fā)以高濃度高產(chǎn)率產(chǎn)生臭氧的臭氧發(fā)生器。
另外，雖然高壓電極42是在包含絕緣材料的圓筒43的內(nèi)表面上涂覆銀合金和金合金的導(dǎo)電涂層而形成的，但是高壓電極42的這種電極材料壽命很短，因?yàn)橥ǔＪ┘?0千伏數(shù)量級的高頻高電壓，會(huì)使得在無聲放電期間產(chǎn)生臭氧對金屬的氧化和濺射引起的金屬蒸發(fā)。因此，有必要延長高壓電極42的壽命。
為了在通入氧氣流的流量恒定的情況下能得到高濃度高產(chǎn)率的臭氧，可用的一種方法是增加放電電極的表面積來增加被臭氧化的氧氣量，另一種可用方法是通過降低臭氧發(fā)生器的溫度來提高產(chǎn)生臭氧的效率。
然而在圖5所示的常規(guī)臭氧發(fā)生器的情況下，用于放電的電極表面積就是涂覆在包含絕緣材料的圓筒43上的高壓電極42的表面積，高壓電極42的表面積取決于所用的含絕緣材料的圓筒43的直徑和長度。因此在尺寸一定的臭氧發(fā)生器中，不可能增加高壓電極42的表面積。另一方面，雖然臭氧發(fā)生器溫度的降低可以采取改變散熱部件的結(jié)構(gòu)，以提高放電產(chǎn)生熱量散逸效率的辦法，但是能提高散熱效率的散熱部件使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，就難以達(dá)到減小臭氧發(fā)生器尺寸的目的，導(dǎo)致臭氧發(fā)生器價(jià)格的增加。換句話說，常規(guī)臭氧發(fā)生器限制了產(chǎn)生的臭氧量，不能以高濃度高產(chǎn)率產(chǎn)生臭氧。
為了延長臭氧發(fā)生器的壽命，需要一種能夠延長壽命的高壓電極結(jié)構(gòu)和電極材料。
發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的就是要解決上述問題。本發(fā)明的臭氧發(fā)生器具有絕緣材料和高壓電極互相隔開的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的臭氧發(fā)生器包括由許多固定在高壓電極棒上的金屬圓盤組成的高壓電極、環(huán)繞高壓電極且包含絕緣材料的圓筒、環(huán)繞圓筒且包含金屬材料的外電極、氧氣通過的位于外電極和圓筒之間的第一空間、用于將氧氣從外面引入該空間的第一進(jìn)氣通路裝置、用于將臭氧化的氧氣從該空間排出到外面的第一排氣通路裝置、將高頻高電壓施加到高壓電極上的裝置、以及使外電極接地的裝置，其特征在于所述金屬圓盤的周邊上加工許多槽子(slits)。
高壓電極之所以是包含許多金屬圓盤的結(jié)構(gòu)，是為了能夠增加高壓電極的總表面積，即使在與具有常規(guī)結(jié)構(gòu)的臭氧發(fā)生器相比有相同外部尺寸的臭氧發(fā)生器中也能增加高壓電極的表面積，從而能夠增加被臭氧化的氧氣的量。
由于金屬圓盤可以用作高壓電極的材料來代替常規(guī)的通過涂覆銀合金、金合金等導(dǎo)電涂層而形成的材料，因此可以得到具有較長壽命的高壓電極，從而能使臭氧發(fā)生器的壽命也延長。
另外，這許多金屬圓盤應(yīng)如此放置在高壓電極棒上，使得金屬圓盤周邊上許多槽子的凹入和凸出部分的位置不與其鄰近金屬圓盤周邊上許多槽子凹入和凸出部分的位置相對應(yīng)。結(jié)果，在高壓電極棒的軸向產(chǎn)生均勻的無聲放電，增加了所產(chǎn)生的臭氧量且進(jìn)一步延長高壓電極的壽命。
而且，通過進(jìn)一步設(shè)置讓氧氣通過的位于高壓電極和包含絕緣材料的圓筒之間的第二空間、用于將氧氣從外面引入該空間內(nèi)的第二進(jìn)氣通路裝置、以及用于將臭氧化的氧氣從該空間排出到外面的第二排氣通路裝置，可以進(jìn)一步增加產(chǎn)生的臭氧量。
使用鎢作為金屬圓盤材料，能夠提高產(chǎn)生臭氧的效率，使用鈦能夠延長高壓電極的壽命，而使用不銹鋼能夠使得高壓電極達(dá)到產(chǎn)生臭氧效率、延長壽命以及加工性能之間的良好平衡。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明臭氧發(fā)生器的剖面圖；圖2是本發(fā)明金屬圓盤的平面圖；圖3示出了當(dāng)使用本發(fā)明臭氧發(fā)生器時(shí)，產(chǎn)生臭氧量的數(shù)據(jù)與金屬圓盤周邊上凹入和凸出部分?jǐn)?shù)目之間的關(guān)系。
圖4示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案；圖5是常規(guī)臭氧發(fā)生器的剖面圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式圖1示出了本發(fā)明臭氧發(fā)生器的剖面圖。
在圖1的臭氧發(fā)生器中，包含絕緣材料(如玻璃或陶瓷)的圓筒3、位于包含絕緣材料的圓筒3內(nèi)部的高壓電極棒1和位于包含絕緣材料的圓筒3外面的包含金屬材料的外電極6這三部分，是用一推壓裝置(圖中未示出)通過填料等頂住位于兩端的軸支承件(axis-holding members)10和11而支承的。
在軸支承件10上設(shè)置了氧氣入口12，用于從臭氧發(fā)生器外面引入原料氣體氧氣，在軸支承件11上設(shè)置了臭氧化的氧氣出口13，用于將臭氧化的氧氣排出到臭氧發(fā)生器外面。在軸支承件10中形成了第一進(jìn)氣通路裝置(introducing routemeans)14，用于將通入的氧氣導(dǎo)入臭氧發(fā)生器內(nèi)部，在軸支承件11中形成了第一排氣通路裝置(removing route means)15，用于將臭氧化的氧氣從臭氧發(fā)生器內(nèi)部排出到臭氧化的氧氣出口13。特氟隆(Teflon)樹脂適合用作軸支承件10和11的材料。
圖1所示實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)使得從外面通入的氧氣只經(jīng)過第一空間5，該第一空間5位于包含絕緣材料的圓筒3和外電極6之間。
高壓電極棒1較好的是包含金屬材料，通過導(dǎo)線8與外面的高頻高壓電源9連接。有許多金屬圓盤2以任選的間隔安裝在高壓電極棒1上，呈導(dǎo)電連接狀態(tài)。這些圓盤2的厚度為0.5毫米，直徑為40毫米，其所用的金屬材料例如為鎢、鈦或不銹鋼，數(shù)十片圓盤以4毫米的間隔安裝在高壓電極棒1上。
如圖2所示，金屬圓盤2在其周邊上具有許多槽子。例如，對于直徑為40毫米的圓盤來說，槽子的深度為2毫米，其凸出部分頂端寬度為3毫米，凹入部分底部寬度約為2毫米。金屬圓盤上具有數(shù)十個(gè)凹入和凸出部分，例如約20-40個(gè)。雖然凸出部分的形狀在圖2所示的實(shí)施例中是矩形的，但并不限于矩形，可以是任何其它形狀，如三角形、多角形、圓弧形和針形。
外電極6包含金屬材料(如不銹鋼)，通過導(dǎo)線7接地，在其周邊有散熱片用于冷卻。
氧氣從臭氧發(fā)生器的外面通過氧氣入口12引入，通過軸支承件10中的第一進(jìn)氣通路裝置14導(dǎo)入第一空間5。在第一空間5中，從金屬圓盤2和外電極6產(chǎn)生無聲放電，高頻高電壓是由外部高頻高壓電源9通過導(dǎo)線8和高壓電極棒1提供給金屬圓盤2的，外電極6是通過導(dǎo)線7接地的。引入的氧氣通過第一空間5被臭氧化。如此臭氧化的氧氣經(jīng)過軸支承件11內(nèi)的第一排氣通路裝置15，然后經(jīng)過臭氧化的氧氣出口13排出到臭氧發(fā)生器外面。
圖3示出了金屬圓盤2周邊上槽子數(shù)目，以及使用本發(fā)明臭氧發(fā)生器時(shí)產(chǎn)生臭氧量的測量結(jié)果。
此處使用的外部高頻高壓電源的輸出功率為10千伏，輸出電流為30毫安。通過氧氣入口12從外部通入臭氧發(fā)生器內(nèi)的氧氣流量為2升/分鐘(L/min)。臭氧發(fā)生器的長度為200毫米，在高壓電極棒1上安裝金屬圓盤范圍的長度為150毫米。氧氣通過的從含絕緣材料的圓筒3至外電極6的第一空間5的距離為1毫米。有32片金屬圓盤。
在圖3中，常規(guī)臭氧發(fā)生器的數(shù)據(jù)是在與本發(fā)明臭氧發(fā)生器相同的條件(高頻高電壓的輸出功率、氧氣流量等)下得到的，其產(chǎn)生的臭氧量為7克/小時(shí)[g/Hr]。本發(fā)明臭氧發(fā)生器的數(shù)據(jù)顯示了通過槽加工(slit processing)形成的周邊上凹入和凸出部分的數(shù)目為0、20、30和40時(shí)，產(chǎn)生的臭氧量分別為9、10、20和15克/小時(shí)。通過槽加工形成的凹入部分的深度和寬度均為2毫米，這在兩種情況下是相同的。對于一片直徑為40毫米的無槽圓盤，其通過槽加工的凹入和凸出部分的數(shù)目是0。
從圖3所示的測量結(jié)果可見，當(dāng)金屬圓盤2周邊上通過槽加工得到的凹入和凸出部分的數(shù)目為30時(shí)，產(chǎn)生的臭氧量最大。因此可見，可以產(chǎn)生與常規(guī)臭氧發(fā)生器相比約為3倍的臭氧量。
另外，使用厚度約為0.5毫米的金屬(如鎢、鈦和不銹鋼)的圓盤作為高壓電極，此高壓電極的壽命就比常規(guī)臭氧發(fā)生器的要長。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案如圖4所示。
在本實(shí)施方案中，除了位于包含絕緣材料的圓筒23和外電極26之間的第一空間25以外，位于包含絕緣材料的圓筒23和包含高壓電極棒21和金屬圓盤的高壓電極22之間的第二空間24同樣也用作氧氣通過的空間，使得能夠進(jìn)一步增加產(chǎn)生的臭氧量。在軸支承件30上形成了用于將氧氣從氧氣入口32導(dǎo)入第一空間25的第一進(jìn)氣通路裝置34和用于將氧氣導(dǎo)入第二空間24的第二進(jìn)氣通路裝置36。在軸支承件31上形成了用于將臭氧化的氧氣從第一空間25導(dǎo)入臭氧化的氧氣出口33的第一排氣通路裝置35和用于將臭氧化的氧氣從第二空間24導(dǎo)入臭氧化的氧氣出口33的第二進(jìn)氣通路裝置(second introducing route means)37。其它結(jié)構(gòu)與圖1的實(shí)施方案中的結(jié)構(gòu)相同。
根據(jù)本發(fā)明，可以增加被臭氧化的氧氣量，可以以高濃度高產(chǎn)率制備臭氧，可以提供壽命延長的臭氧發(fā)生器。另外，由于制造方便，因此也便于制成尺寸或大或小的臭氧發(fā)生器。
權(quán)利要求
1．一種臭氧發(fā)生器，它包括由許多固定在高壓電極棒上的金屬圓盤組成的高壓電極、環(huán)繞高壓電極且包含絕緣材料的圓筒、環(huán)繞圓筒且包含金屬材料的外電極、氧氣通過的位于外電極和圓筒之間的第一空間、用于將氧氣從外面引入該空間的第一進(jìn)氣通路裝置、用于將臭氧化的氧氣從該空間排出到外面的第一排氣通路裝置、將高頻高電壓施加到高壓電極上的裝置、以及使外電極接地的裝置，其特征在于所述金屬圓盤的周邊上加工了許多槽子。
2．如權(quán)利要求1所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于金屬圓盤周邊上許多槽子的凹入和凸出部分的位置是如此設(shè)置，使得其不與鄰近金屬圓盤周邊上許多槽子的凹入和凸出部分的位置相對應(yīng)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于進(jìn)一步提供讓氧氣通過的位于高壓電極和包含絕緣材料的圓筒之間的第二空間、用于將氧氣從外面引入該空間的第二進(jìn)氣通路裝置、以及用于將臭氧化的氧氣從該空間排出到外面的第二排氣通路裝置。
4．如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的臭氧發(fā)生器，其特征在于金屬圓盤的材料是鎢、鈦或不銹鋼。
全文摘要
公開了一種能夠產(chǎn)生高濃度臭氧而且壽命較長的臭氧發(fā)生器,它的特征在于,包括由固定在高壓電極棒上的許多金屬圓盤形成的高壓電極、環(huán)繞高壓電極的絕緣材料制成的圓筒、環(huán)繞圓筒的金屬材料制成的外電極、位于外電極和圓筒之間讓氧氣通過的第一空間、用于將氧氣從外面通入該空間的第一進(jìn)氣通路裝置、用于將氧氣的臭氧化物從該空間排出到外面的第一排氣通路裝置、將高頻高電壓施加到高電壓電極上的裝置、以及使外電極接地的裝置,其進(jìn)一步的特征在于所述金屬圓盤的外圓周部分上具有許多槽子。
文檔編號C01B13/11GK1208393SQ97191660
公開日1999年2月17日 申請日期1997年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月12日
發(fā)明者金子忠夫, 小川正宣 申請人:日本化藥株式會(huì)社